WO2016136419A1 - コイリングマシンと、コイルばねの製造方法 - Google Patents

コイリングマシンと、コイルばねの製造方法 Download PDF

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WO2016136419A1
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WO
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pin
coil spring
temperature
cutting tool
curvature
Prior art date
Application number
PCT/JP2016/053404
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English (en)
French (fr)
Inventor
古瀬　武志
友祐 熊川
Original Assignee
日本発條株式会社
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Publication date
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Priority to US15/686,849 priority patent/US10556265B2/en

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21F—WORKING OR PROCESSING OF METAL WIRE
    • B21F3/00—Coiling wire into particular forms
    • B21F3/02—Coiling wire into particular forms helically
    • B21F3/06—Coiling wire into particular forms helically internally on a hollow form
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21F—WORKING OR PROCESSING OF METAL WIRE
    • B21F35/00—Making springs from wire
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21F—WORKING OR PROCESSING OF METAL WIRE
    • B21F11/00—Cutting wire
    • B21F11/005—Cutting wire springs

Definitions

  • the present invention relates to a coreless coiling machine for manufacturing a coil spring cold or warm, and a method for manufacturing the coil spring.
  • Patent Document 1 An example of a coiling machine that manufactures a coil spring cold is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-197775 (Patent Document 1).
  • Patent Document 1 is a coiling machine having no cored bar (coiling machine without a cored bar).
  • the material of the coil spring coming out from the tip of the material guide is bent with a predetermined curvature by the first pin and the second pin, and is pitched by the pitch tool.
  • the positions of the first pin, the second pin, the pitch tool, and the like are controlled based on a computer program stored in the control unit, control data corresponding to the shape of the coil spring, and the like. That is, the first pin and the second pin are moved to a position corresponding to the coil diameter by a cam or actuator that is driven based on control data corresponding to the shape of the coil spring to be formed.
  • the positions of the first pin and the second pin are controlled with reference to the machine center.
  • the conventional coreless coiling machines including Patent Documents 1 and 2 both manufacture coil springs cold (normal temperature).
  • the hardness and strength of the material can be improved over cold working by processing the coil spring at a higher temperature (warm range) than cold working.
  • Warm working is performed at a lower temperature (below the recrystallization temperature of the material) than hot working.
  • the yield strength is improved by dynamic strain aging depending on the type of spring steel.
  • heat treatment such as strain relief annealing or post-treatment such as hot setting can be performed using the residual heat of warm working. For this reason, reheating after coiling becomes unnecessary, and the manufacturing process of the coil spring can be simplified correspondingly.
  • heat treatment such as strain relief annealing or hot setting is performed after coiling, and thus the coil spring needs to be reheated.
  • an object of the present invention is to provide a coiling machine and a method of manufacturing a coil spring that can reduce a difference from a target shape even when a coil spring is formed by warm processing as well as cold processing. There is.
  • a coiling machine in one embodiment, includes a material guide into which a coil spring material is inserted, a first pin, a second pin, a pitch tool, a heating device that heats the material, and a temperature that detects the temperature of the material.
  • a sensor and a control unit are provided.
  • the material coming out of the tip of the material guide contacts the first pin.
  • the second pin is disposed on the front side in the movement direction of the material with respect to the first pin.
  • An arc portion is formed by bending the material between the first pin and the second pin.
  • the pitch tool is arranged on the front side in the movement direction of the material with respect to the second pin, and the material is in contact therewith.
  • the said control part changes the position of the said 1st pin and the said 2nd pin based on the data for control according to the shape of the coil spring which should be shape
  • the control unit moves the first pin and the second pin so that the radius of curvature of the arc portion increases as the temperature of the material detected by the temperature sensor increases.
  • the control unit moves the cutting tool so that the distance from the center of curvature of the arc portion to the cutting tool increases as the temperature of the material increases.
  • a coil spring having a small difference from the target shape can be manufactured not only by cold working but also by warm working.
  • FIG. 1 is a front view of a part of a coiling machine according to one embodiment during cold working.
  • FIG. 2 is a front view showing a part of the coiling machine shown in FIG. 1 during warm working.
  • FIG. 3 is a block diagram showing an electrical configuration of the coiling machine shown in FIG.
  • FIG. 4 is a diagram schematically showing movement trajectories of the first pin and the second pin of the coiling machine shown in FIG.
  • FIG. 5 is a flowchart showing an example of the manufacturing process of the coil spring.
  • FIG. 6 is a perspective view showing an example of a coil spring.
  • FIG. 6 shows an example of the coil spring 1.
  • the coil spring 1 is formed by spirally forming a material 2 made of spring steel at a predetermined pitch P (not necessarily constant).
  • the form of the coil spring 1 is various.
  • the coil diameter and pitch may be changed according to the winding position.
  • various types of coil springs such as a cylindrical coil spring, a barrel coil spring, a drum coil spring, a taper coil spring, an unequal pitch coil spring, and a coil spring having a minus pitch portion may be used. .
  • FIG. 1 and 2 both schematically represent a part of a coiling machine 10 according to one embodiment.
  • FIG. 1 shows a state when the coil spring 1 is cold worked.
  • FIG. 2 shows a state when the coil spring 1 is warm processed.
  • the coiling machine 10 includes at least a pair of material feed rollers (feed rollers) 11, a material guide 12 into which the material 2 is inserted, a first pin 13, a second pin 14, a pitch tool 15, and a cutting tool 16. Contains.
  • the material feed roller 11 moves the material 2 of the coil spring in the direction indicated by the arrow F1.
  • the material 2 emerging from the tip 12 a of the material guide 12 first contacts the first pin 13.
  • the material 2 bent by the first pin 13 contacts the second pin 14.
  • the cutting tool 16 cuts one formed coil spring.
  • the first pin 13 is disposed on the front side in the movement direction of the material 2 (downstream in the movement direction) with respect to the tip 12a of the material guide 12.
  • the second pin 14 is disposed on the front side in the movement direction of the material 2 with respect to the first pin 13.
  • the material 2 moves from the tip 12 a of the material guide 12 toward the first pin 13.
  • the material 2 coming out from the tip 12 a of the material guide 12 is bent in an arc shape between the tip 12 a and the contact 13 a of the first pin 13, with the tip 12 a of the material guide 12 serving as a substantial bending start point.
  • the material 2 is further bent into an arc shape while reaching the contact 14 a with the second pin 14.
  • the arc portion 2a having the curvature radius R1 (shown in FIG. 1) or the curvature radius R1 ′ (shown in FIG. 2) is continuously formed between the first pin 13 and the second pin 14.
  • the arc portion 2 a is formed between the first pin 13 and the second pin 14.
  • the radius of curvature R1 of the arc portion 2a at the time of cold forming (FIG. 1) is minimum between the first pin 13 and the second pin 14. After the radius of curvature R1 is minimized, the radius of curvature R1 gradually increases as the first pin 13 approaches the second pin 14 due to the influence of the springback. Also in the case of warm forming (FIG. 2), the radius of curvature R1 ′ of the arc portion 2a is the minimum between the first pin 13 and the second pin 14. After the curvature radius R1 ′ is minimized, the curvature radius R1 ′ increases little by little as the first pin 13 approaches the second pin 14 due to a certain amount of springback.
  • the pitch tool 15 is arranged on the front side in the moving direction of the material 2 with respect to the second pin 14.
  • the pitch tool 15 contacts the material 2 that has passed through the second pin 14 from the direction along the axis of the coil spring 1 at the contact 15a. As a result, the coil spring 1 is pitched.
  • the cutting tool 16 has a movable blade 16a and a receiving blade 16b.
  • the rear end of the formed coil spring 1 (the front end of the next coil spring to be formed) is cut (sheared) between the movable blade 16a and the receiving blade 16b.
  • the movable blade 16a moves in the arrow Z1 direction (shown in FIG. 1) toward the receiving blade 16b in a state where the material feed roller 11 is stopped. Thereby, the material 2 is cut
  • the receiving blade 16b of the cutting tool 16 can be moved in the vertical direction (the direction indicated by the arrow Z2 in FIG. 2) by the actuator.
  • the cutting position changes.
  • you may change a cutting position by moving both the movable blade 16a and the receiving blade 16b by the same amount synchronously to an up-down direction.
  • the cutting tool 16 when cutting the material 2, the cutting tool 16 may be configured to move in the moving direction F ⁇ b> 2 of the material 2 at the same speed as the material 2. According to this configuration, the material 2 is cut while the movable blade 16 a and the receiving blade 16 b move in the same direction as the material 2 at the same speed as the material 2 that has passed through the second pin 14.
  • a heating device 17 is arranged on the upstream side of the material feed roller 11 (the rear side in the material movement direction) with respect to the movement direction of the material 2 (the direction indicated by the arrow F1 in FIGS. 1 and 2).
  • An example of the heating device 17 is a high-frequency heating device. When the coil spring 1 is cold worked, the heating device 17 is off and the material 2 is not heated. On the other hand, when the coil spring 1 is warm-worked, the heating device 17 is turned on. When the heating device 17 is turned on, the material 2 is heated to a temperature suitable for warm processing by high frequency induction heating.
  • a temperature sensor 18 as a temperature detecting means is arranged on the downstream side of the material feeding roller 11 (the front side in the moving direction of the material).
  • the temperature sensor 18 detects the temperature of the material 2 (the temperature of the material 2 immediately before being processed into the coil spring 1), and outputs a signal related to the detected temperature to the CPU 20 described below.
  • FIG. 3 is a block diagram showing an electrical configuration of the coiling machine 10.
  • the coiling machine 10 includes a CPU (Central Processing Unit) 20 that functions as a controller.
  • the CPU 20 is connected to a ROM (Reed Memory) 22, a RAM (Random Access Memory) 23, a communication interface unit 24, a display / operation driver 25, a material feeding driver 26, and a first pin moving driver via a bus line 21. 27, a second pin moving driver 28, a pitch tool driver 29, a cutting tool driver 30, a cutting position changing driver 31, a temperature sensor 18, and the like are connected.
  • ROM Read Only Memory
  • RAM Random Access Memory
  • the ROM 22 stores a program for controlling the CPU 20 and various fixed data.
  • the RAM 23 includes various data necessary for forming a coil spring.
  • the RAM 23 includes various memory areas for storing various data necessary for obtaining a predicted shape to be described later.
  • the communication interface unit 24 controls data communication performed with an external device via a communication line (network).
  • the display / operation driver 25 controls a display operation unit 35 including a display unit (display panel). When the operator operates the display operation unit 35, information necessary for forming the coil spring can be stored in a memory such as the RAM 23.
  • the material feeding driver 26 controls the motor 40 for rotating the material feeding roller 11.
  • the first pin moving driver 27 controls the first pin driving mechanism 41.
  • the first pin drive mechanism 41 includes an actuator for driving the first pin 13.
  • the second pin moving driver 28 controls the second pin driving mechanism 42.
  • the second pin drive mechanism 42 includes an actuator for driving the second pin 14.
  • the pitch tool driver 29 controls the pitch tool driving mechanism 43.
  • the pitch tool drive mechanism 43 includes an actuator for driving the pitch tool 15.
  • the cutting tool driver 30 controls the cutting tool drive mechanism 44.
  • the cutting tool drive mechanism 44 includes an actuator for driving the cutting tool 16.
  • the cutting position changing driver 31 controls an actuator 45 for changing the position (height) of the receiving blade 16 b of the cutting tool 16.
  • the electrical configuration including the CPU 20 of the coiling machine 10 functions as a control unit 50 for controlling the operation of the coiling machine 10 and the like.
  • the control unit 50 includes a control circuit for controlling the rotation operation of the material feeding roller 11 which is a part of the material feeding mechanism. Further, the control unit 50 includes a control circuit for controlling the positions of the pins 13 and 14 via the pin driving mechanisms 41 and 42.
  • the control unit 50 also includes a control circuit for controlling the position of the pitch tool 15 via the pitch tool driving mechanism 43. Further, the control unit 50 includes a control circuit that controls the operation of the cutting tool 16 via the cutting tool drive mechanism 44.
  • the personal computer 60 can be connected to the control unit 50 of the present embodiment via the communication interface unit 24.
  • the personal computer 60 includes a display unit 61 having a display panel, an input operation unit 62 having a keyboard, and a pointing device 63 such as a mouse.
  • the personal computer 60 includes a storage medium 64 that can be attached and detached as necessary.
  • the display operation unit 35 of the control unit 50 and the input operation unit 62 of the personal computer 60 function as means for inputting shape data (control data) corresponding to the shape of the coil spring to be formed.
  • FIG. 4 schematically shows the movement locus of the first pin 13 and the second pin 14 whose positions change according to the coil diameter D1.
  • the direction F1 in which the material 2 comes out from the tip 12a of the material guide 12 is defined as the X axis
  • the direction orthogonal to the X axis is defined as the Y axis.
  • the control unit 50 controls the first pin drive mechanism so that the X position and the Y position of the first pin 13 and the second pin 14 change according to the input coil spring shape data (for example, the coil diameter). 41 and the second pin drive mechanism 42 are controlled.
  • the positions of the first pin 13 and the second pin 14 are controlled so that the first angle ⁇ 1 (shown in FIG. 1) is constant regardless of the coil diameter of the coil spring to be molded.
  • the first angle ⁇ 1 is determined by a line segment M2 connecting the contact 14a of the second pin 14 and the center of curvature C2 of the material 2 that has passed through the second pin 14 with respect to the machine center M1 (shown in FIG. 1). It is an angle to make.
  • the machine center M1 is set on an extension line (cutter line) of the blade surface of the cutting tool 16 for convenience. However, as long as the origin positions of the first pin 13 and the second pin 14 can be specified, other positions may be used as the machine center.
  • the control unit 50 moves the first pin 13 and the second pin 14 in accordance with the coil diameter D1.
  • the tip 12a of the material guide 12 is a bending start point.
  • the first pin 13 and the second pin 14 are moved. Further, the winding position of the contact 14a of the second pin 14 with respect to the machine center M1 (corresponding to the first angle ⁇ 1 shown in FIG. 1) and the winding position of the contact 15a of the pitch tool 15 with respect to the machine center M1 (FIG. 1).
  • the positions of the first pin 13 and the second pin 14 are controlled so that the relationship between the first pin 13 and the second pin 14 is substantially constant.
  • the first line segment L1 shown in FIG. 4 is an example of the movement locus of the first pin 13.
  • the first line segment L1 describes a curved arc-shaped trajectory in which the Y position increases as the X position increases, and the Y position increase rate slightly decreases with respect to the X position increase rate.
  • a second line segment L2 illustrated in FIG. 4 is an example of a movement locus of the second pin 14.
  • the second line segment L2 describes a curved trajectory in which the Y position greatly increases as the X position increases, and the increase rate of the Y position slightly decreases with respect to the increase rate of the X position.
  • the CPU 20 of the control unit 50 calculates the X position and the Y position of the first pin 13 and the second pin 14 based on the shape data of the coil spring to be formed. For example, as the coil diameter increases, the distance from the tip 12a of the material guide 12 to the first pin 13 and the distance from the tip 12a of the material guide 12 to the second pin 14 increase.
  • the position of the pin 14 is controlled.
  • the positions of the first pin 13 and the second pin 14 are controlled so that the winding position of the contact 14a of the second pin 14 with respect to the machine center M1 is constant regardless of the coil diameter.
  • the position of the second pin 14 is controlled so that the number of turns of the contact 15a of the pitch tool 15 is also substantially constant.
  • the material 2 bent between the first pin 13 and the second pin 14 is released immediately after passing through the second pin 14 to cause a springback.
  • the curvature radius R ⁇ b> 2 of the material 2 that has passed through the second pin 14 is larger than the curvature radius R ⁇ b> 1 of the arc portion 2 a between the first pin 13 and the second pin 14. Therefore, the CPU 20 considers the position of the first pin 13 and the second pin 14 in consideration of the springback amount so that the center of curvature C2 after passing through the second pin 14 is positioned on the machine center M1 of the coiling machine 10. To control.
  • the first angle ⁇ 1 is an angle formed by the second pin 14 with respect to the machine center M1.
  • the second angle ⁇ 2 is an angle formed by the contact 15a of the pitch tool 15 with respect to the machine center M1.
  • the optimum positions of the first pin 13 and the second pin 14 can be obtained in advance by experiments.
  • the control unit 50 stores a plurality of control data according to the processing temperature.
  • the case where the number of control data according to the processing temperature is five will be described, but the number of control data may be other than five.
  • the first control data includes the positions of the first pin 13 and the second pin 14 in consideration of the springback amount when the temperature of the material 2 is in the first temperature range (cold temperature range).
  • the distance from the center of curvature C1 of the arc portion 2a to the cutting tool 16 is minimized.
  • the second control data includes the positions of the first pin 13 and the second pin 14 in consideration of the springback amount when the temperature of the material 2 is in the second temperature range higher than the first temperature range. While controlling, the distance from the curvature center C1 of the circular arc part 2a to the cutting tool 16 is made a little larger than at the time of cold working.
  • the third control data includes the positions of the first pin 13 and the second pin 14 in consideration of the springback amount when the temperature of the material 2 is in the third temperature range higher than the second temperature range. While controlling, the distance from the curvature center C1 of the circular arc part 2a to the cutting tool 16 is made larger than in the second temperature range.
  • the fourth control data includes the positions of the first pin 13 and the second pin 14 in consideration of the springback amount when the temperature of the material 2 is in the fourth temperature range higher than the third temperature range. While controlling, the distance from the curvature center C1 of the circular arc part 2a to the cutting tool 16 is made larger than in the third temperature range.
  • the fifth control data includes the positions of the first pin 13 and the second pin 14 in consideration of the amount of springback when the temperature of the material 2 is in the fifth temperature range higher than the fourth temperature range. In addition to the control, the distance from the center of curvature C1 of the arc portion 2a to the cutting tool 16 is maximized.
  • FIG. 5 is a flowchart showing an example of a manufacturing method in which the coil spring 1 is manufactured cold or warm using the coiling machine 10.
  • a method for manufacturing a coil spring will be described with reference to this flowchart.
  • the heating device 17 When the coil spring is processed cold, the heating device 17 is off and the material 2 is not heated. On the other hand, when the coil spring is processed warm, the heating device 17 is turned on and the material 2 is heated.
  • the temperature Tx of the material 2 is detected by the temperature sensor 18.
  • the first temperature T1 for example, 30 ° C.
  • “YES” is determined in the step S2
  • the process proceeds to the step S3.
  • the first control data for cold working is called, and the first pin 13 and the second pin 14 move to a position suitable for cold working based on the first control data.
  • step S4 when the cutting tool 16 moves to the first position (first cutting position), the distance from the center of curvature C1 of the arc portion 2a to the cutting tool 16 is minimized.
  • FIG. 1 schematically shows the positions of the first and second pins 13 and 14 and the cutting tool 16 during cold working.
  • the material 2 that moves from the tip 12 a of the material guide 12 toward the first pin 13 is formed into an arc shape by the first pin 13 and the second pin 14.
  • an arc portion 2 a having a curvature radius R ⁇ b> 1 is formed between the first pin 13 and the second pin 14.
  • the curvature radius R2 of the material 2 that has passed through the second pin 14 and caused the spring back is larger than the curvature radius R1 of the arc portion 2a.
  • the upper surface of the receiving blade 16 b of the cutting tool 16 is substantially located on the movement locus of the material 2 that has passed through the second pin 14.
  • the material 2 continuously moves from the tip 12a of the material guide 12.
  • the movement of the material 2 is temporarily stopped, and the movable blade 16a of the cutting tool 16 is operated, whereby the rear end of the coil spring 1 (the coil spring to be formed next) The front edge is cut.
  • step S5 the material temperature Tx is compared with a second temperature T2 (for example, 100 ° C.). If the material temperature Tx is equal to or lower than the second temperature T2, the process proceeds to step S6.
  • step S6 the second control data is called, and the first pin 13 and the second pin 14 move to positions suitable for the second temperature range. Further, in step S7, the cutting tool 16 moves to the second position.
  • step S8 the temperature Tx of the material is compared with a third temperature T3 (for example, 200 ° C.). If the temperature Tx of the material is equal to or lower than the third temperature T3, the process proceeds to step S9.
  • step S9 the third control data is called, and the first pin 13 and the second pin 14 move to positions suitable for the third temperature range. Further, in step S10, the cutting tool 16 moves to the third position.
  • step S11 the material temperature Tx is compared with a fourth temperature T4 (for example, 300 ° C.). If the material temperature Tx is equal to or lower than the fourth temperature T4, the process proceeds to step S12.
  • step S12 the fourth control data is called, and the first pin 13 and the second pin 14 move to positions suitable for the fourth temperature range.
  • step S13 the cutting tool 16 moves to the fourth position.
  • step S14 the material temperature Tx is compared with a fifth temperature T5 (for example, 400 ° C.). If the material temperature Tx is equal to or lower than the fifth temperature T5, the process proceeds to step S15.
  • step S15 the fifth control data is called, and the first pin 13 and the second pin 14 move to positions suitable for the fifth temperature range. Further, in step S16, the cutting tool 16 moves to the fifth position.
  • step S17 an alarm such as a display indicating an abnormality or an alarm is output to the display unit 61 (shown in FIG. 3), for example, to notify the operator.
  • FIG. 2 schematically shows the positions of the first pin 13 and the second pin 14 and the cutting tool 16 during warm processing.
  • the material 2 that continuously moves from the tip 12a of the material guide 12 is formed into an arc shape by the first pin 13 and the second pin 14, so that the first pin 13 and the first pin 13
  • An arc portion 2 a having a curvature radius R 1 ′ is formed between the two pins 14.
  • the amount of springback that occurs during warm processing is smaller than the amount of springback that occurs during cold processing. Therefore, if the radius of curvature R1 ′ of the arc portion 2a that has been warm-worked is the same as the radius of curvature R1 of the arc portion 2a that has been cold-worked, the radius of curvature R2 of the material 2 that has passed through the second pin 14 during the warm-working. '(Shown in FIG. 2) is smaller than the radius of curvature R2 (shown in FIG. 1) of the material 2 that has passed through the second pin 14 during cold working. Moreover, the position of the cutting tool 16 at the time of warm working is shifted from the movement locus of the material 2.
  • the radius of curvature R1 ′ of the arc portion 2a is cold-worked compared to the case where the coil spring of the same diameter is cold-worked.
  • the control data corresponding to the temperature of the material 2 is selected so as to be larger than the radius of curvature R1 of the arc portion 2a at the time. Based on the selected control data, the first pin 13, the second pin 14, and the cutting tool 16 move to positions suitable for the processing temperature.
  • the curvature radius R2 ′ after the spring-back of the coil spring that has been warm-worked can be made substantially the same as the curvature radius R2 after the spring-back of the coil spring that has been cold-worked.
  • the receiving blade 16b of the cutting tool 16 at the time of warm working can be positioned on the movement locus of the material 2.
  • a coil spring manufactured by warm working can be formed into an accurate shape by the first pin 13 and the second pin 14 as in the case of cold working.
  • the coil spring can be cut at an appropriate cutting position.
  • the coiling machine 10 of the present embodiment can manufacture a coil spring having a fixed shape regardless of the temperature of the material, even if the temperature of the material heated by the heating device 17 during warm processing fluctuates for some reason. .
  • the coiling machine 10 can be used for cold working or can be used for warm working a coil spring.
  • the coil spring manufacturing method of the present embodiment includes the following steps when the coil spring 1 is processed warm. (1) Heat the material 2 of the coil spring 1; (2) detecting the temperature of the heated material 2; (3) As the detected temperature of the material 2 is higher, the curvature radius R1 ′ of the arc portion 2a formed between the first pin 13 and the second pin 14 is greater than the arc portion of the coil spring during cold working.
  • the first pin 13 and the second pin 14 are moved so as to be larger than the curvature radius R1 of 2a, and (4) The higher the temperature of the material 2, the greater the distance from the center of curvature C1 of the arc portion 2a to the cutting tool 16 than the distance from the center of curvature C1 of the arc portion 2a to the cutting tool 16 during cold working.
  • the coil spring 1 is formed by (6)
  • the formed coil spring 1 is cut by the cutting tool 16.
  • the said embodiment demonstrated the case where the number of control data according to process temperature was 5, the number of control data may be other than five. Or you may use the data for control which changes continuously according to the processing temperature which changes continuously. Further, in implementing the present invention, it is necessary to have a configuration such as a material guide, first and second pins, a pitch tool, a cutting tool, a heating device, a temperature sensor, and other elements constituting the coiling machine. It goes without saying that various modifications can be made according to the above.
  • the coiling machine includes various types of coils such as a cylindrical coil spring, a barrel coil spring, a drum coil spring, a taper coil spring, an unequal pitch coil spring, and a coil spring having a minus pitch portion. It can be applied to the manufacture of springs.
  • SYMBOLS 1 Coil spring, 2 ... Material, 2a ... Arc part, 10 ... Coiling machine, 12 ... Material guide, 12a ... Tip of material guide, 13 ... 1st pin, 14 ... 2nd pin, 15 ... Pitch tool, 16 ... Cutting tool, 16a ... movable blade, 16b ... receiving blade, 17 ... heating device, 18 ... temperature sensor, 50 ... control unit.

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Abstract

コイリングマシン（１０）は、材料ガイド（１２）と、第１ピン（１３）と、第２ピン（１４）と、ピッチツール（１５）と、カッティングツール（１６）と、加熱装置（１７）と、温度センサ（１８）と、制御部とを有している。材料ガイドの先端（１２ａ）から連続的に出てくる材料（２）が第１ピンと第２ピンとの間で曲がることにより、第１ピンと第２ピンとの間で円弧部（２ａ）が形成される。前記制御部は、加工温度に応じた複数の制御用データのうち、温度センサによって検出された材料の温度に応じた制御用データを選択する。そして材料の温度が高いほど、円弧部の曲率半径が大きくなるように第１ピンと第２ピンとの位置を制御し、かつ、円弧部の曲率中心（Ｃ１）からカッティングツールまでの距離が大きくなるようにカッティングツールの位置を制御する。

Description

コイリングマシンと、コイルばねの製造方法
　この発明は、コイルばねを冷間あるいは温間で製造する芯金レスのコイリングマシンと、コイルばねの製造方法に関する。
　コイルばねを冷間で製造するコイリングマシンの一例が日本の特開平１１－１９７７７５号公報（特許文献１）に開示されている。特許文献１は芯金を有しないコイリングマシン（芯金レスのコイリングマシン）である。芯金レスのコイリングマシンは、材料ガイドの先端から出てくるコイルばねの材料を、第１ピンと第２ピンとによって所定の曲率で曲げ、かつ、ピッチツールによってピッチ付けを行なっている。
　前記第１ピンと第２ピンおよびピッチツール等の位置は、制御部に格納されたコンピュータプログラムと、コイルばねの形状に応じた制御用データなどに基いて制御される。すなわち、成形すべきコイルばねの形状に応じた制御用データに基いて駆動するカムやアクチュエータにより、前記第１ピンおよび第２ピンをコイル径に応じた位置に移動させている。日本の特開２０１３－２２６５８４号公報（特許文献２）に開示されているコイリングマシンでは、第１ピンと第２ピンの位置が、マシンセンタを基準として制御される。特許文献１，２をはじめとして、従来の芯金レスのコイリングマシンは、いずれも冷間（常温）でコイルばねを製造する。
　ばね鋼の種類によっては、コイルばねを冷間加工よりも高い温度（温間域）で加工することによって、冷間加工よりも材料の硬度や強度が向上することが知られている。温間加工は、熱間加工よりも低い温度（材料の再結晶化温度以下）で行なわれる。例えば熱処理によって焼戻しマルテンサイトが形成されたコイルばねを３００℃前後で温間加工すると、ばね鋼の種類によっては、動的ひずみ時効によって、降伏強さが向上するという知見が得られている。
　温間加工によってコイルばねを製造する場合には、温間加工の余熱を利用して、例えば歪取り焼鈍等の熱処理やホットセッチング等の後処理を行なうことができる。このため、コイリング後の再加熱が不要となり、その分、コイルばねの製造工程を簡略化することができる。これに対し、冷間加工によってコイルばねを製造する場合には、コイリング後に例えば歪取り焼鈍等の熱処理やホットセッチングが行われるため、コイルばねを再加熱する必要がある。
特開平１１－１９７７７５号公報 特開２０１３－２２６５８４号公報
　コイルばねを温間加工するために、芯金レスの従来の冷間加工用のコイリングマシンを使用することが考えられた。しかしコイルばねを温間加工するために材料を温間域まで加熱した場合、材料の温度によっては、成形されたコイルばねの形状が目標形状から大きくずれることがあった。しかもカッティングツールの位置が適正な位置からずれることにより、コイルばねの端をきれいに切断できないことがあるなど、改善の余地があった。
　従って本発明の目的は、冷間加工だけでなく温間加工によってコイルばねを成形する場合も、目標形状との差を小さくすることができるようなコイリングマシンと、コイルばねの製造方法を提供することにある。
　１つの実施形態のコイリングマシンは、コイルばねの材料が挿入される材料ガイドと、第１ピンと、第２ピンと、ピッチツールと、前記材料を加熱する加熱装置と、前記材料の温度を検出する温度センサと、制御部とを具備している。前記材料ガイドの先端から出てくる前記材料が、前記第１ピンに接する。第２ピンは、前記第１ピンに対し前記材料の移動方向前側に配置されている。前記第１ピンと前記第２ピンとの間で前記材料を曲げることにより、円弧部が形成される。前記ピッチツールは、前記第２ピンに対し材料の移動方向前側に配置され、前記材料が接する。前記制御部は、成形すべきコイルばねの形状に応じた制御用データに基いて、前記第１ピンと前記第２ピンの位置を変化させる。また前記制御部は、前記温度センサによって検出された前記材料の温度が高いほど、前記円弧部の曲率半径が大きくなるように第１ピンと第２ピンとを移動させる。さらに前記制御部は、前記材料の温度が高いほど、前記円弧部の曲率中心からカッティングツールまでの距離が大きくなるように前記カッティングツールを移動させる。
　本発明によれば、冷間加工だけでなく温間加工によっても目標形状との差が小さいコイルばねを製造することができる。
図１は、１つの実施例に係るコイリングマシンの一部で冷間加工時の正面図である。 図２は、図１に示されたコイリングマシンの一部で温間加工時の正面図である。 図３は、図１に示されたコイリングマシンの電気的構成を示すブロック図である。 図４は、図１に示されたコイリングマシンの第１ピンおよび第２ピンの移動軌跡を模式的に示す図である。 図５は、コイルばねの製造工程の一例を示すフローチャートである。 図６は、コイルばねの一例を示す斜視図である。
　以下に、１つの実施形態に係るコイリングマシンと、コイルばねの製造方法について、図１から図６を参照して説明する。　
　図６はコイルばね１の一例を示している。コイルばね１は、ばね鋼からなる材料２が所定のピッチＰ（一定とは限らない）で螺旋状に成形されている。コイルばね１の形態は様々であり、例えばコイル径とピッチが巻数位置に応じて変化していてもよい。また、円筒コイルばねをはじめとして、たる形コイルばね、鼓形コイルばね、テーパコイルばね、不等ピッチコイルばね、マイナスピッチの部分を有するコイルばね等など、様々な形態のコイルばねであってもよい。
　図１と図２とは、いずれも、１つの実施例に係るコイリングマシン１０の一部を模式的に表わしている。図１は、コイルばね１を冷間加工する際の状態を示している。図２は、コイルばね１を温間加工する際の状態を示している。
　コイリングマシン１０は、少なくとも一対の材料送りローラ（フィードローラ）１１と、材料２が挿入される材料ガイド１２と、第１ピン１３と、第２ピン１４と、ピッチツール１５と、カッティングツール１６を含んでいる。材料送りローラ１１は、コイルばねの材料２を矢印Ｆ１で示す方向に移動させる。材料ガイド１２の先端１２ａから出てくる材料２は、最初に第１ピン１３に接する。第１ピン１３によって曲げられた材料２は、第２ピン１４に接する。カッティングツール１６は、成形された１個分のコイルばねを切断する。
　第１ピン１３は、材料ガイド１２の先端１２ａに対して材料２の移動方向前側（移動方向下流側）に配置されている。第２ピン１４は、第１ピン１３に対して材料２の移動方向前側に配置されている。材料２は、材料ガイド１２の先端１２ａから第１ピン１３に向かって移動する。材料ガイド１２の先端１２ａから出てくる材料２は、材料ガイド１２の先端１２ａが実質的な曲げ開始点となって、先端１２ａと第１ピン１３の接点１３ａとの間で円弧状に曲がる。さらにこの材料２は、第１ピン１３を通ったのち、第２ピン１４との接点１４ａに至る間にさらに円弧状に曲がる。こうして、第１ピン１３と第２ピン１４との間に、曲率半径Ｒ１（図１に示す）あるいは曲率半径Ｒ１´（図２に示す）の円弧部２ａが連続的に成形される。
　円弧部２ａは、第１ピン１３と第２ピン１４との間で成形される。冷間成形時（図１）の円弧部２ａの曲率半径Ｒ１は、第１ピン１３と第２ピン１４との間で最小となる。曲率半径Ｒ１が最小になった後、スプリングバックの影響により、第１ピン１３から第２ピン１４に近付くにつれて曲率半径Ｒ１が少しずつ増加してゆく。温間成形時（図２）の場合も円弧部２ａの曲率半径Ｒ１´は、第１ピン１３と第２ピン１４との間で最小となる。曲率半径Ｒ１´が最小になった後に、ある程度のスプリングバックの影響により、第１ピン１３から第２ピン１４に近付くにつれて曲率半径Ｒ１´が少しずつ増加する。
　ピッチツール１５は、第２ピン１４に対して材料２の移動方向前側に配置されている。ピッチツール１５は、第２ピン１４を通過した材料２に対して、接点１５ａにおいてコイルばね１の軸線に沿う方向から接する。これにより、コイルばね１のピッチ付けがなされる。
　カッティングツール１６は可動刃１６ａと受け刃１６ｂとを有している。成形された１個分のコイルばね１の後端（次に成形されるコイルばねの前端）が、可動刃１６ａと受け刃１６ｂとの間で切断（剪断）される。可動刃１６ａは、材料送りローラ１１が停止した状態において、受け刃１６ｂに向かって矢印Ｚ１方向（図１に示す）に移動する。これにより材料２が切断される。カッティングツール１６の受け刃１６ｂは、アクチュエータによって上下方向（図２に矢印Ｚ２で示す方向）に移動することができる。受け刃１６ｂが矢印Ｚ２方向に移動すると、カッティング位置（カッティング高さ）が変化する。なお、可動刃１６ａと受け刃１６ｂとの双方を上下方向に同じ量だけ同期して移動させることにより、カッティング位置を変えてもよい。
　カッティングツール１６の好ましい例では、材料２を切断する際に、カッティングツール１６が、材料２の移動方向Ｆ２に、材料２と同等の速度で移動するように構成されていてもよい。この構成によれば、可動刃１６ａと受け刃１６ｂとが、第２ピン１４を通過した材料２と同等の速度で、材料２と同じ方向に移動しながら、材料２が切断される。
　材料２の移動方向（図１と図２に矢印Ｆ１で示す方向）に関して材料送りローラ１１の上流側（材料の移動方向後側）に、加熱装置１７が配置されている。加熱装置１７の一例は高周波加熱装置である。コイルばね１を冷間加工する際には加熱装置１７はオフであり、材料２は加熱されない。これに対し、コイルばね１を温間加工する際には、加熱装置１７がオンとなる。加熱装置１７がオンとなることにより、材料２が高周波誘導加熱によって温間加工に適した温度に加熱される。
　材料２の移動方向に関して、材料送りローラ１１の下流側（材料の移動方向前側）に、温度検出手段としての温度センサ１８が配置されている。温度センサ１８は、材料２の温度（コイルばね１に加工される直前の材料２の温度）を検出し、検出された温度に関する信号を下記のＣＰＵ２０に出力する。
　図３は、コイリングマシン１０の電気的構成を示すブロック図である。コイリングマシン１０は、コントローラとして機能するＣＰＵ（Central Processing Unit）２０を備えている。このＣＰＵ２０に、バスライン２１を介してＲＯＭ（Reed Only Memory）２２、ＲＡＭ（Random Access Memory）２３、通信インタフェース部２４、表示／操作用ドライバ２５、材料送り用ドライバ２６、第１ピン移動用ドライバ２７、第２ピン移動用ドライバ２８、ピッチツール用ドライバ２９、カッティングツール用ドライバ３０、カッティング位置変更用ドライバ３１、温度センサ１８などが接続されている。
　ＲＯＭ２２には、ＣＰＵ２０を制御するためのプログラムや各種の固定的データが格納されている。ＲＡＭ２３は、コイルばねを成形するのに必要な各種データを備えている。またこのＲＡＭ２３は、後述する予測形状を得るのに必要な各種データを格納するための種々のメモリエリアを備えている。通信インタフェース部２４は、通信回線（ネットワーク）を介して外部機器との間で行なうデータ通信を制御する。表示／操作用ドライバ２５は、表示部（ディスプレイパネル）を備えた表示操作部３５を制御する。オペレータが表示操作部３５を操作することにより、コイルばねの成形に必要な情報をＲＡＭ２３等のメモリに格納することができる。
　材料送り用ドライバ２６は、材料送りローラ１１を回転させるためのモータ４０を制御する。第１ピン移動用ドライバ２７は、第１ピン駆動機構４１を制御する。第１ピン駆動機構４１は、第１ピン１３を駆動するためのアクチュエータを備えている。第２ピン移動用ドライバ２８は、第２ピン駆動機構４２を制御する。第２ピン駆動機構４２は、第２ピン１４を駆動するためのアクチュエータを備えている。ピッチツール用ドライバ２９は、ピッチツール駆動機構４３を制御する。ピッチツール駆動機構４３は、ピッチツール１５を駆動するためのアクチュエータを備えている。カッティングツール用ドライバ３０は、カッティングツール駆動機構４４を制御する。カッティングツール駆動機構４４は、カッティングツール１６を駆動するためのアクチュエータを備えている。カッティング位置変更用ドライバ３１は、カッティングツール１６の受け刃１６ｂの位置（高さ）を変えるためのアクチュエータ４５を制御する。
　コイリングマシン１０のＣＰＵ２０を含む電気的構成は、コイリングマシン１０の動作等を制御するための制御部５０として機能する。制御部５０は、材料送り機構の一部である材料送りローラ１１の回転動作を制御するための制御回路を含んでいる。またこの制御部５０は、ピン１３，１４の位置をピン駆動機構４１，４２を介して制御するための制御回路を含んでいる。またこの制御部５０は、ピッチツール１５の位置をピッチツール駆動機構４３を介して制御するための制御回路を含んでいる。さらにこの制御部５０は、カッティングツール１６の動作をカッティングツール駆動機構４４を介して制御する制御回路を含んでいる。
　本実施形態の制御部５０には、通信インタフェース部２４を介して、パーソナルコンピュータ６０を接続することができる。パーソナルコンピュータ６０は、ディスプレイパネルを備えた表示部６１と、キーボードを備えた入力操作部６２と、マウス等のポインティングデバイス６３などを含んでいる。パーソナルコンピュータ６０は、必要に応じて着脱可能な記憶媒体６４を備えている。制御部５０の表示操作部３５と、パーソナルコンピュータ６０の入力操作部６２とは、成形すべきコイルばねの形状に応じた形状データ（制御用データ）を入力する手段として機能する。
　図４は、コイル径Ｄ１に応じて位置が変化する第１ピン１３と第２ピン１４の移動軌跡を模式的に示している。第１ピン１３と第２ピン１４の位置に関し、材料ガイド１２の先端１２ａから材料２が出てくる方向Ｆ１をＸ軸とし、Ｘ軸と直交する方向をＹ軸とする。制御部５０は、入力されたコイルばねの形状データ（例えばコイル径）に応じて、第１ピン１３と第２ピン１４のそれぞれのＸ位置とＹ位置が変化するように、第１ピン駆動機構４１と第２ピン駆動機構４２を制御する。
　具体的には、成形されるコイルばねのコイル径にかかわらず第１の角度θ１（図１に示す）が一定となるように、第１ピン１３と第２ピン１４の位置が制御される。ここで第１の角度θ１は、マシンセンタＭ１（図１に示す）に対し、第２ピン１４の接点１４ａと、第２ピン１４を通過した材料２の曲率中心Ｃ２とを結ぶ線分Ｍ２がなす角度である。マシンセンタＭ１は、便宜上、カッティングツール１６の刃面の延長線（カッターライン）上に設定されている。しかし第１ピン１３と第２ピン１４の原点位置を特定することができれば、他の位置をマシンセンタとしてもよい。
　図４に示されるように、制御部５０は、コイル径Ｄ１に応じて第１ピン１３と第２ピン１４を移動させる。材料ガイド１２の先端１２ａが曲げ開始点である。コイル径Ｄ１が大きくなるほど、材料ガイド１２の先端１２ａから第１ピン１３の接点１３ａまでの距離と、材料ガイド１２の先端１２ａから第２ピン１４の接点１４ａまでの距離が大きくなるように、第１ピン１３と第２ピン１４を移動させる。また、マシンセンタＭ１に対する第２ピン１４の接点１４ａの巻数位置（図１に示された第１の角度θ１に対応する）と、マシンセンタＭ１に対するピッチツール１５の接点１５ａの巻数位置（図１に示す第２の角度θ２に対応する）との関係が概ね一定となるよう、第１ピン１３と第２ピン１４の位置が制御される。
　図４に示す第１の線分Ｌ１は、第１ピン１３の移動軌跡の一例である。第１の線分Ｌ１は、Ｘ位置が大きくなるとＹ位置も大きくなり、かつ、Ｘ位置の増加率に対してＹ位置の増加率が僅かに低減するような湾曲した円弧状の軌道を描く。図４に示す第２の線分Ｌ２は、第２ピン１４の移動軌跡の一例である。第２の線分Ｌ２は、Ｘ位置が増加するとＹ位置が大きく増加し、かつ、Ｘ位置の増加率に対してＹ位置の増加率が僅か低減するような湾曲した軌道を描く。
　制御部５０のＣＰＵ２０は、成形すべきコイルばねの形状データに基いて、第１ピン１３と第２ピン１４のＸ位置とＹ位置を算出する。例えばコイル径が大きくなるほど、材料ガイド１２の先端１２ａから第１ピン１３までの距離と、材料ガイド１２の先端１２ａから第２ピン１４までの距離が大きくなるように、第１ピン１３と第２ピン１４の位置が制御される。しかもマシンセンタＭ１に対する第２ピン１４の接点１４ａの巻数位置が、コイル径にかかわらず一定となるように、第１ピン１３と第２ピン１４の位置が制御される。その際に、ピッチツール１５の接点１５ａの巻数位置も概ね一定となるように、第２ピン１４の位置が制御される。
　図１に示されるように、第１ピン１３と第２ピン１４との間で曲げられた材料２は、第２ピン１４を通った直後に解放されてスプリングバックを生じる。このため、第２ピン１４を通った材料２の曲率半径Ｒ２は、第１ピン１３と第２ピン１４との間の円弧部２ａの曲率半径Ｒ１よりも大きくなる。そこでＣＰＵ２０は、第２ピン１４を通った後の曲率中心Ｃ２が、コイリングマシン１０のマシンセンタＭ１上に位置するように、スプリングバック量を加味して第１ピン１３と第２ピン１４の位置を制御する。これにより、第１の角度θ１と第２の角度θ２との関係が、コイル径にかかわらず概ね一定（第２の角度θ２は少し変化する）となる。第１の角度θ１は、マシンセンタＭ１に対して第２ピン１４がなす角度である。第２の角度θ２は、マシンセンタＭ１に対してピッチツール１５の接点１５ａがなす角度である。第１ピン１３と第２ピン１４の最適位置は、予め実験によって求めておくことができる。
　制御部５０には、加工温度に応じた複数の制御用データが格納されている。本実施形態では、加工温度に応じた制御用データの数が５の場合について説明するが、制御用データの数が５以外であってもよい。
　例えば第１の制御用データは、材料２の温度が第１の温度域（冷間の温度域）にあるときのスプリングバック量を加味して、第１ピン１３および第２ピン１４の位置を制御するとともに、円弧部２ａの曲率中心Ｃ１からカッティングツール１６までの距離を最小とする。
　第２の制御用データは、材料２の温度が第１の温度域よりも高い第２の温度域にあるときのスプリングバック量を加味して、第１ピン１３および第２ピン１４の位置を制御するとともに、円弧部２ａの曲率中心Ｃ１からカッティングツール１６までの距離を冷間加工時よりも少し大きくする。
　第３の制御用データは、材料２の温度が第２の温度域よりも高い第３の温度域にあるときのスプリングバック量を加味して、第１ピン１３および第２ピン１４の位置を制御するとともに、円弧部２ａの曲率中心Ｃ１からカッティングツール１６までの距離を第２の温度域の時よりも大きくする。
　第４の制御用データは、材料２の温度が第３の温度域よりも高い第４の温度域にあるときのスプリングバック量を加味して、第１ピン１３および第２ピン１４の位置を制御するとともに、円弧部２ａの曲率中心Ｃ１からカッティングツール１６までの距離を第３の温度域の時よりも大きくする。
　第５の制御用データは、材料２の温度が第４の温度域よりも高い第５の温度域にあるときのスプリングバック量を加味して、第１ピン１３および第２ピン１４の位置を制御するとともに、円弧部２ａの曲率中心Ｃ１からカッティングツール１６までの距離を最大とする。
　図５は、コイリングマシン１０を用いてコイルばね１を冷間あるいは温間で製造する製造方法の一例を示すフローチャートである。以下にこのフローチャートを参照しながらコイルばねの製造方法について説明する。
　コイルばねを冷間で加工する場合には加熱装置１７はオフであり、材料２は加熱されない。これに対しコイルばねを温間で加工する場合には加熱装置１７がオンとなり、材料２が加熱される。
　図５中のステップＳ１において、材料２の温度Ｔｘが温度センサ１８によって検出される。冷間加工の場合には、材料２の温度Ｔｘが第１の温度Ｔ１（例えば３０℃）以下であるため、ステップＳ２において“ＹＥＳ”となり、ステップＳ３に移る。ステップＳ３では、冷間加工のための第１の制御用データが呼び出され、第１ピン１３と第２ピン１４とが第１の制御用データに基いて冷間加工に適した位置に移動する。ステップＳ４において、カッティングツール１６が第１の位置（第１のカッティング位置）に移動することにより、円弧部２ａの曲率中心Ｃ１からカッティングツール１６までの距離が最小となる。
　図１は、冷間加工時の第１ピン１３および第２ピン１４と、カッティングツール１６との位置を模式的に示している。材料ガイド１２の先端１２ａから第１ピン１３に向けて移動する材料２が、第１ピン１３と第２ピン１４とによって円弧状に成形される。このことにより、第１ピン１３と第２ピン１４との間に曲率半径Ｒ１の円弧部２ａが形成される。第２ピン１４を通過してスプリングバックを生じた材料２の曲率半径Ｒ２は、円弧部２ａの曲率半径Ｒ１よりも大きくなる。カッティングツール１６の受け刃１６ｂの上面は、第２ピン１４を通過した材料２の移動軌跡上にほぼ位置している。この状態のもとで、材料ガイド１２の先端１２ａから材料２が連続的に移動する。１個分のコイルばね１が成形されると、材料２の移動が一旦停止し、カッティングツール１６の可動刃１６ａが作動することにより、コイルばね１の後端（次に成形されるコイルばねの前端）が切断される。
　コイルばね１を温間加工する場合には、材料２が加熱装置１７によって加熱される。温度センサ１８によって検出された材料の温度Ｔｘが第１の温度Ｔ１を越えると、図５中のステップＳ２において“Ｎｏ”の判定となり、ステップＳ５に移る。ステップＳ５では、材料の温度Ｔｘが第２の温度Ｔ２（例えば１００℃）と比較され、材料の温度Ｔｘが第２の温度Ｔ２以下であればステップＳ６に移る。ステップＳ６では第２の制御用データが呼び出され、第１ピン１３と第２ピン１４とが第２の温度域に適した位置に移動する。さらにステップＳ７においてカッティングツール１６が第２の位置に移動する。
　ステップＳ５において材料の温度Ｔｘが第２の温度Ｔ２を越えていれば、ステップＳ８に移る。ステップＳ８では、材料の温度Ｔｘが第３の温度Ｔ３（例えば２００℃）と比較され、材料の温度Ｔｘが第３の温度Ｔ３以下であればステップＳ９に移る。ステップＳ９では第３の制御用データが呼び出され、第１ピン１３と第２ピン１４とが第３の温度域に適した位置に移動する。さらにステップＳ１０においてカッティングツール１６が第３の位置に移動する。
　ステップＳ８において材料の温度Ｔｘが第３の温度Ｔ３を越えていれば、ステップＳ１１に移る。ステップＳ１１では材料の温度Ｔｘが第４の温度Ｔ４（例えば３００℃）と比較され、材料の温度Ｔｘが第４の温度Ｔ４以下であればステップＳ１２に移る。ステップＳ１２では第４の制御用データが呼び出され、第１ピン１３と第２ピン１４とが第４の温度域に適した位置に移動する。さらにステップＳ１３においてカッティングツール１６が第４の位置に移動する。
　ステップＳ１１において材料の温度Ｔｘが第４の温度Ｔ４を越えていれば、ステップＳ１４に移る。ステップＳ１４では材料の温度Ｔｘが第５の温度Ｔ５（例えば４００℃）と比較され、材料の温度Ｔｘが第５の温度Ｔ５以下であればステップＳ１５に移る。ステップＳ１５では第５の制御用データが呼び出され、第１ピン１３と第２ピン１４とが第５の温度域に適した位置に移動する。さらにステップＳ１６においてカッティングツール１６が第５の位置に移動する。
　ステップＳ１４において材料の温度Ｔｘが第５の温度Ｔ５を越えている場合には、温間加工に適さない温度に加熱されていると判断し、ステップＳ１７に移る。ステップＳ１７では異常を示す表示や警報等のアラームを、例えば表示部６１（図３に示す）などに出力することにより、オペレータに知らせる。
　図２は、温間加工時の第１ピン１３および第２ピン１４と、カッティングツール１６との位置を模式的に示している。冷間加工時と同様に、材料ガイド１２の先端１２ａから連続的に移動する材料２が、第１ピン１３と第２ピン１４とによって円弧状に成形されることにより、第１ピン１３と第２ピン１４との間に曲率半径Ｒ１´の円弧部２ａが形成される。
　温間加工時に生じるスプリングバック量は、冷間加工時に生じるスプリングバック量よりも小さい。このため温間加工された円弧部２ａの曲率半径Ｒ１´を、冷間加工による円弧部２ａの曲率半径Ｒ１と同じにすると、温間加工時に第２ピン１４を通過した材料２の曲率半径Ｒ２´（図２に示す）は、冷間加工時に第２ピン１４を通過した材料２の曲率半径Ｒ２（図１に示す）よりも小さくなる。しかも温間加工時のカッティングツール１６の位置が材料２の移動軌跡からずれてしまう。
　これに対し本実施形態のコイリングマシン１０は、コイルばねを温間加工する際に、同一径のコイルばねを冷間加工する場合と比較して、円弧部２ａの曲率半径Ｒ１´が冷間加工時の円弧部２ａの曲率半径Ｒ１よりも大きくなるように、材料２の温度に応じた制御用データが選択される。この選択された制御用データに基いて、第１ピン１３と第２ピン１４とカッティングツール１６とが、加工温度に適した位置に移動する。このため、温間加工されたコイルばねのスプリングバック後の曲率半径Ｒ２´を、冷間加工されたコイルばねのスプリングバック後の曲率半径Ｒ２と実質的に同じにすることができる。しかも温間加工時のカッティングツール１６の受け刃１６ｂを材料２の移動軌跡上に位置させることができる。
　本実施形態のコイリングマシン１０によれば、温間加工によって製造されるコイルばねを、冷間加工の場合と同様に、第１ピン１３と第２ピン１４とによって正確な形状に成形することができ、かつ、適正なカッティング位置においてコイルばねを切断することができる。
　本実施形態のコイリングマシン１０は、温間加工時に加熱装置１７によって加熱される材料の温度が何らかの原因によって変動しても、材料の温度にかかわらず一定の形状のコイルばねを製造することができる。このコイリングマシン１０は、冷間加工する場合に用いることもできるし、コイルばねを温間加工する場合に用いることもできる。
　以上説明したように本実施形態のコイルばねの製造方法は、コイルばね１を温間で加工する場合に、下記の工程を含んでいる。　
（１）コイルばね１の材料２を加熱し、　
（２）加熱された材料２の温度を検出し、　
（３）検出された材料２の温度が高いほど、第１ピン１３と第２ピン１４との間で成形される円弧部２ａの曲率半径Ｒ１´が、冷間加工時のコイルばねの円弧部２ａの曲率半径Ｒ１よりも大きくなるように、第１ピン１３と第２ピン１４とを移動させ、かつ、　
（４）材料２の温度が高いほど、前記円弧部２ａの曲率中心Ｃ１からカッティングツール１６までの距離が、冷間加工時の円弧部２ａの曲率中心Ｃ１からカッティングツール１６までの距離よりも大きくなるように、カッティングツール１６を移動させ、　
（５）加熱された前記材料２を、材料ガイド１２の先端１２ａから第１ピン１３に向かって連続的に移動させながら、第１ピン１３と第２ピン１４との間で材料２を曲げることにより、コイルばね１を成形し、　
（６）成形された１個分のコイルばね１をカッティングツール１６によって切断する。
　なお、前記実施形態では、加工温度に応じた制御用データの数が５の場合について説明したが、制御用データの数は５以外であってもよい。あるいは、連続的に変化する加工温度に応じて連続的に変化する制御用データを用いてもよい。また本発明を実施するに当たって、材料ガイドや第１ピンおよび第２ピン、ピッチツール、カッティングツール、加熱装置、温度センサをはじめとして、コイリングマシンを構成する各要素の構成や配置等の態様を必要に応じて種々に変更して実施できることは言うまでもない。
　本発明に係るコイリングマシンは、円筒コイルばねをはじめとして、たる形コイルばね、鼓形コイルばね、テーパコイルばね、不等ピッチコイルばね、マイナスピッチの部分を有するコイルばね等など、様々な形態のコイルばねの製造に適用することができる。
　１…コイルばね、２…材料、２ａ…円弧部、１０…コイリングマシン、１２…材料ガイド、１２ａ…材料ガイドの先端、１３…第１ピン、１４…第２ピン、１５…ピッチツール、１６…カッティングツール、１６ａ…可動刃、１６ｂ…受け刃、１７…加熱装置、１８…温度センサ、５０…制御部。

Claims (2)

  1. 　コイルばね(1)の材料(2)が挿入される材料ガイド(12)と、
    　前記材料ガイド(12)の先端(12a)から出てくる前記材料(2)が接する第１ピン(13)と、
    　前記第１ピン(13)に対し前記材料(2)の移動方向前側に配置され、前記第１ピン(13)との間で前記材料(2)を曲げることにより前記第１ピン(13)との間に円弧部(2a)を形成する第２ピン(14)と、
    　前記第２ピン(14)に対し前記材料(2)の移動方向前側に配置され前記材料(2)が接するピッチツール(15)と、
    　前記材料(2)を切断するカッティングツール(16)と、
    　前記材料(2)を加熱する加熱装置(17)と、
    　前記材料(2)の温度を検出する温度センサ(18)と、
    　成形すべきコイルばね(1)の形状に応じた制御用データに基いて前記第１ピン(13)と前記第２ピン(14)の位置を変化させ、かつ、前記温度センサ(18)によって検出された前記材料(2)の温度が高いほど、前記円弧部(2a)の曲率半径が大きくなるように前記第１ピン(13)と前記第２ピン(14)とを移動させ、かつ、前記材料(2)の温度が高いほど、前記円弧部(2a)の曲率中心から前記カッティングツール(16)までの距離が大きくなるように前記カッティングツール(16)を移動させる制御部(50)と、
    　を具備したことを特徴とするコイリングマシン。
  2. 　材料(2)を第１ピン(13)と第２ピン(14)との間で円弧状に曲げてコイルばね(1)を製造するコイルばねの製造方法において、
    　前記コイルばね(1)を温間で加工する場合に、
    　前記材料(2)を加熱し、
    　前記材料(2)の温度を検出し、
    　検出された前記材料(2)の温度が高いほど、前記第１ピン(13)と前記第２ピン(14)との間で成形される円弧部(2a)の曲率半径が前記コイルばね(1)を冷間で加工する場合よりも大きくなるように前記第１ピン(13)と前記第２ピン(14)とを移動させ、かつ、前記円弧部(2a)の曲率中心からカッティングツール(16)までの距離が大きくなるように前記カッティングツール(16)を移動させ、
    　加熱された前記材料(2)を材料ガイド(12)の先端(12a)から前記第１ピン(13)に向かって連続的に移動させながら前記第１ピン(13)と前記第２ピン(14)との間で曲げることにより前記コイルばね(1)を成形し、
    　成形された１個分の前記コイルばね(1)を前記カッティングツール(16)によって切断することを特徴とするコイルばねの製造方法。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11248674B2 (en) 2017-08-24 2022-02-15 Ressorts Liberte Inc. Coil spring and method of fabrication thereof

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ITUB20153259A1 (it) * 2015-08-27 2017-02-27 M E P Macch Elettroniche Piegatrici Spa Macchina combinata per lavorare vergelle e relativo procedimento di lavorazione
CN108044001B (zh) * 2017-11-07 2020-03-24 广州市联柔机械设备有限公司 一种双钢丝热处理温度检测方法
CN110496926B (zh) * 2017-12-29 2020-11-17 温州市淘丫头服饰贸易有限公司 一种用于弹簧床垫制造的自动化加工设备
JP7165522B2 (ja) * 2018-07-10 2022-11-04 日本発條株式会社 圧縮コイルばねおよびその製造方法
JP7258545B2 (ja) * 2018-12-28 2023-04-17 日本発條株式会社 コイリングマシンと、コイルばねの製造方法
CN109909402B (zh) * 2019-03-12 2020-08-18 安徽环美刷业有限公司 一种便于切割捆丝的捆丝机
CN113669396B (zh) * 2021-08-20 2022-12-02 安庆谢德尔汽车零部件有限公司 端头采用预压处理的压缩弹簧及其绕制和检测方法

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63154237A (ja) * 1986-12-15 1988-06-27 Toyota Motor Corp 高強度冷間成形ばねの製造法
JPH0237925A (ja) * 1988-07-27 1990-02-07 Kurieiteitsuku Japan:Kk 超音波を用いた金属の加工方法
JPH09141371A (ja) * 1995-11-15 1997-06-03 Nhk Spring Co Ltd コイリングマシンの制御装置
JP2003154410A (ja) * 2001-09-06 2003-05-27 Nippon Steel Corp 全長における断面寸法形状および真直性に優れた形鋼の矯正方法および矯正装置
JP2004306075A (ja) * 2003-04-04 2004-11-04 Toshikazu Okuno 線材加工機制御用コンピュータプログラム及びこれを備えたコンピュータ制御式線材加工機
US20110239719A1 (en) * 2010-04-06 2011-10-06 Wafios Ag Method and apparatus for production of helical springs by spring winding
JP2013226584A (ja) * 2012-04-26 2013-11-07 Nhk Spring Co Ltd コイリングマシンの制御装置と、コイルばねの製造方法

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58192643A (ja) * 1982-05-07 1983-11-10 Nhk Spring Co Ltd コイルばねの製造方法
JPS58202935A (ja) * 1982-05-20 1983-11-26 Nhk Spring Co Ltd コイルばねの製造装置
JPH04229947A (ja) * 1990-12-27 1992-08-19 Matsushita Electron Corp フイラメントコイルの製造方法
JP2894542B2 (ja) * 1994-06-24 1999-05-24 旭精機工業株式会社 Ｎｃばね成形機のばね形状修正方法及びばね形状修正機能付ｎｃばね成形機
DE19604408C1 (de) * 1996-02-07 1997-05-28 Allevard Federn Gmbh Verfahren zur Herstellung von Schraubenfedern aus bikonischem Draht
JP3286236B2 (ja) 1998-01-14 2002-05-27 株式会社板屋製作所 スプリング製造装置
JP2945897B1 (ja) * 1998-04-20 1999-09-06 増永眼鏡株式会社 難加工金属線材の曲げ加工方法並びにそのコイル部成形方法
JP2000107827A (ja) * 1998-10-07 2000-04-18 Toshikazu Okuno 線材加工機における加熱切断方法及び装置
CN100372625C (zh) * 2003-05-13 2008-03-05 施普尔股份公司圣加伦 卷弹簧用的卷簧机及其控制方法
FR2937890B1 (fr) * 2008-11-05 2010-12-24 Ressorts Huon Dubois Procede et installation de fabrication d'un ressort
DE102010010895B3 (de) * 2010-03-03 2011-10-06 Wafios Ag Verfahren zur Herstellung von Schraubenfedern durch Federwinden, sowie Federwindemaschine
DE102010014385B4 (de) * 2010-04-06 2011-12-08 Wafios Ag Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Schraubenfedern durch Federwinden, sowie Federwindemaschine
CN102350473B (zh) * 2011-09-13 2012-10-10 苏州忠明祥和精工有限公司 带加热装置的自动绕簧机
JP6004370B2 (ja) * 2012-08-10 2016-10-05 アルプス電気株式会社 液体クロマトグラフに用いられる流路ユニット
JP5361098B1 (ja) * 2012-09-14 2013-12-04 日本発條株式会社 圧縮コイルばねおよびその製造方法
DE102013207028B3 (de) * 2013-04-18 2014-06-26 Wafios Ag Federwindemaschine mit einstellbarer Schnitteinrichtung
KR101419698B1 (ko) * 2014-03-25 2014-07-21 대원강업 주식회사 열간 코일스프링 제조장치
US9744584B2 (en) * 2014-03-25 2017-08-29 Dae Won Kang Up Co., Ltd. Hot formed coiling machine

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63154237A (ja) * 1986-12-15 1988-06-27 Toyota Motor Corp 高強度冷間成形ばねの製造法
JPH0237925A (ja) * 1988-07-27 1990-02-07 Kurieiteitsuku Japan:Kk 超音波を用いた金属の加工方法
JPH09141371A (ja) * 1995-11-15 1997-06-03 Nhk Spring Co Ltd コイリングマシンの制御装置
JP2003154410A (ja) * 2001-09-06 2003-05-27 Nippon Steel Corp 全長における断面寸法形状および真直性に優れた形鋼の矯正方法および矯正装置
JP2004306075A (ja) * 2003-04-04 2004-11-04 Toshikazu Okuno 線材加工機制御用コンピュータプログラム及びこれを備えたコンピュータ制御式線材加工機
US20110239719A1 (en) * 2010-04-06 2011-10-06 Wafios Ag Method and apparatus for production of helical springs by spring winding
JP2013226584A (ja) * 2012-04-26 2013-11-07 Nhk Spring Co Ltd コイリングマシンの制御装置と、コイルばねの製造方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11248674B2 (en) 2017-08-24 2022-02-15 Ressorts Liberte Inc. Coil spring and method of fabrication thereof

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